样品内部包含成千上万个与透射光相互作用的纳米粒子。 照片：澳大利亚国立大学Stuart Hay危险的宇宙辐射是火星和任何其他载人航天任务定殖的主要障碍之一。 在飞往火星的过程中，
宇航员将暴露于高能高电离的粒子中 ，
这些粒子被称为银河和太阳起源的
宇宙射线 （GCR和SCR）。
由Mohsen Rahmani博士领导的Andrey Miroshnichenko，Andrey Komar，Sergey Kryuk，Yuri Kvishar及其同事（均来自澳大利亚国立大学物理与工程学院非线性物理中心）属性。 科学家认为，这些特性还可用于部分保护宇航服和卫星免受宇宙辐射的侵害。
根据粒子的数量，宇宙射线由质子组成，占92％，氦原子核占6％，较重的元素占约1％，电子约占1％。 宇宙射线的能谱由43％的质子能量，23％的氦气（α粒子）和34％的其他粒子传递的能量组成。 由于超过10 MeV的极高能量，这些粒子穿过航天器的衬里并穿过宇航员的软组织，包括穿过大脑。 在人体中，电离辐射在分子水平上造成多种损害，包括破坏细胞修复过程和减慢受损组织的愈合。 GCR引起神经系统的紊乱，包括由于简化树突状结构，突触中蛋白质水平的变化和神经组织发炎引起的
智力长期受损（
对小鼠进行了实验 ）。
美国宇航局和世界各地的研究团队现在正在寻找一种方法，以创建对太空辐射的最有效保护。 这种保护的最直接方法是
吸收宇宙射线的某些材料的厚层。 一组澳大利亚科学家提供了一种截然不同的方法：他们的材料不吸收，但
散射辐射。 他们在其科学文章“全介电超表面的可逆热调谐”中对此进行了更详细的描述。
超表面是根据一定定律位于空间中的纳米粒子或微粒的二维结构，其距离短于波长 。 超表面用于光子学中以根据给定定律改变入射电磁辐射的前相和相位。 特别令人关注的是超表面，其中粒子根据外部影响（光，磁场或温度）改变折射率。
在这种情况下，介电超表面根据硅的折射率反射或透射光，硅的折射率取决于温度。 即，可以通过加热或冷却表面来控制其性能。 科学家们展示了如何在特殊组成的2D纳米粒子晶格中由于
磁偶极子模式和
四极 子 电模式之间的干扰而实现清晰的共振。
通过控制温度，可以控制该共振，并且可以在75nm的光谱窗口中引起从超颖表面的定向散射（即，以窄角散射）。 这可能导致辐射各向异性（辐射方向性）增加50倍。 作者认为，这种材料性质的可逆变化可在包括超透镜和
超全息图在内的各个领域中使用。 薄膜会改变折射率（透明或不透明），包括可见光范围内的折射率，因此可用于室内设计-覆盖窗户（而不是窗帘或百叶窗），汽车等。 而且，这些超表面可以至少用于宇宙射线的部分散射。
科学工作的主要作者Andrei Miroshnichenko副教授（左）和Mohsen Rahmani博士演示了这种新型纳米材料。 照片：澳大利亚国立大学Stuart Hay这种超材料的薄膜可应用于任何表面，包括宇航服。 Rahmani博士
说： “我们的发明有许多潜在用途，例如用超薄薄膜保护宇航员或卫星，该超薄薄膜可调整为在不同环境中反射危险的紫外线或红外线辐射。” “与依靠厚层[物质]吸收辐射的现代技术相比，该技术大大提高了对有害辐射的抵抗力阈值。”
很难想象二维薄膜如何保护10 MeV能量的高能伽玛粒子。 这可能是不可能的。 薄膜可能以较少的能量反射/散射粒子/波。 正如科学家所说，无论如何，如果这种材料真的比厚厚的铅或水更有效，它是有用的。
该科研成果于2017年7月3日
发表在《
高级功能材料 》杂志上（doi：10.1002 / adfm.201700580）。